D etekcja obiektów o niejednorodnym p o zio m ie szarości

M etody detekcji przedstaw ione w poprzednich rozdziałach oparto na założeniu, Ze w stępna selekcja m ierzonych obiektów prow adzona je s t poprzez binaryzację. O znacza to, Ze obszary obrazu zajm ow ane przez te obiekty w w iększym lub m niejszym stopniu różnią się poziom em szarości od tła. M etody te są zatem m ało efektyw ne w przypadku obiektów składających z elem entów struktury o zróżnicow anym poziom ie szarości. Sytuacja taka dotyczy np. struktur płytkow ych. Popraw na detekcja pojedynczych płytek nie przedstaw ia zazw yczaj w takim przypadku w iększych trudności i często sprow adza się do binaryzacji.

O braz binarny płytek fazy a przedstaw iony w praw ej części rys. 6.58a zaw ierającego obraz struktury stopu tytanu zaczerpnięty z pracy [W 38] uzyskano za p o m o c ą m etody m aksim um wariancji.

Rys. 6.58. Obraz struktury stopu Ti-6A1-4V wraz z wydetekowanymi płytkami fazy a (a), ten sam obraz po detekcji kierunkowej (b) oraz granice między obszarami zawierającymi płytki o tej samej orientacji (c)

Fig. 6.58. Image o f Ti-6A1-4V alloy microstructure together with detected plates of a phase (a), the same image after directionai detection (b) and boundaries between areas containing plates of the same orientation (c)

Problem y po jaw iają się natom iast, gdy detekcja dotyczy kolonii płytek o określonej orientacji na obrazie. D obre efekty w takim przypadku daje detekcja kierunkow a [30, 19]. W m etodzie tej dla każdego punktu w yjściow ego obrazu obliczany je s t stopień zorientow ania struktury w je g o otoczeniu. Jeżeli je s t on je s t w iększy od przyjętego progu, danem u punktow i przypisuje się liczbę, w której zakodow any je s t k ą t zaw arty m iędzy kierunkiem orientacji a o sią X. Przy braku zorientow ania struktury w otoczeniu danego punktu je s t m u natom iast przypisana w artość 0. W tak otrzym anym obrazie szarym w szystkie obszary struktury o tym sam ym kierunku orientacji składają się zatem z pikseli o tym sam ym poziom ie szarości (rys. 6.58b). Zastosow anie sekw encji przekształceń przedstaw ionych szczegółow o w rozdziale 7 rozpraw y na rys. 7.11 pozw ala na ujaw nienie granic m iędzy tym i obszaram i (rys. 6.58c).

D o detekcji tych obszarów m ożna rów nież zastosow ać obrazy binarne zaw ierające płytki, których nachylenie zaw arte je s t w określonych przedziałach. Przy ustalaniu granic tych przedziałów pom ocne m ogą być rozkłady liczby płytek w funkcji kąta ich nachylenia w zględem np. osi X zbudow ane na podstaw ie w yników pom iaru analizow anego obrazu.

D la struktury przedstaw ionej na rys. 6.59a rozkład ten m a charakter dw um odalny z w yraźnym m inim um przy kącie 90° (rys. 6.59b).

155

124

l ”

62

31

0-Rys. 6.59. Szary i binarny obraz struktury stopu Ti-6A1-4V ujawniony za pom ocą mikroskopu skaningowego (a) oraz rozkład kąta nachylenia wydetekowanych płytek względem osi X (b)

Fig. 6.59. Grey and binary image o f Ti-6A1-4V alloy microstructure revealed with SEM (a) and distribution of inclination angle of detected plates in relation to X axis (b)

Tę w artość przyjęto zatem ja k o kryterium przynależności płytek fazy a do jed n eg o z dw óch w ystępujących na analizow anym obrazie obszarów różniących się orientacją zaw artych w nich płytek. O trzym ane obrazy binarne przedstaw iono na rys. 6.60. O brazy te poddano następnie zam knięciu liniow em u pod kątem odpow iednio 45 i 135° oraz erozji z odpow iednio dobranym krokiem . O braz pow stały ja k o sum a logiczna obrazów otrzym anych w w yniku użycia tej procedury (rys. 6.61 a) poddano następnie przekształceniu S K I Z , które pozw ala na ujaw nienie poszukiw anych granic (rys. 6.61 b).

Rys. 6.60. Obrazy binarne płytek fazy a występujące w strukturze z rys.6.59a, których nachylenie do osi X zawarte jest w przedziale l ° - 9 0 ° ( a ) o r a z 9 1 ° - 180° (b)

Fig. 6.60. Binary images of a phase plates occurring in microstructure from fig. 6.59a which inclination to X axis is in 1“ - 90“ (a) and 91“ - 180“ interval (b)

115

Rys. 6.61. Obrazy: pośredni (a) oraz końcowy (b) otrzymane w trakcie detekcji granic między obszarami zawierającymi płytki o różnej orientacji. Objaśnienie rysunków w tekście

Fig. 6.61. Intermediate (a) and final (b) images obtained during detection of boundaries between areas containing plates of various orientation. Explanation to figures in the text

Problem y podobne do opisanych pojaw iają się przy ilościowym opisie m akrostruktury w lew ków ze stali w ytw arzanych m etodą ciągłego odlew ania (COS). Jednym z m ierników popraw ności prow adzenia procesu CO S je s t kształt oraz w ym iary strefy kryształów słupkow ych i rów noosiow ych (rys. 6.62a). W ykorzystując fakt, że obszary te różnią się anizotropią, opracow ano specjalną procedurę, której zadaniem je s t przypisanie każdem u pikselow i analizow anego obrazu w artości, będących m iarą odstępstw a struktury w jeg o otoczeniu od struktury rów noosiow ej. A nalizie poddano kilka param etrów . O statecznie stw ierdzono, że najlepsze efekty daje w ielkość obliczana jak o różnica w ariancji poziom ów szarości punktów leżących w otoczeniu analizow anego piksela w tej samej co on kolum nie i w ierszu. G dy struktura w otoczeniu danego punktu je s t izotropow a, w artość tego param etru oscyluje w okół zera. D la obszarów zaw ierających ziarna w ydłużone w płaszczyźnie pionow ej je s t ona znacznie w iększa od zera, a dla w ydłużonych w płaszczyźnie poziom ej - ujemna.

O braz uzyskany w w yniku użycia tej procedury je s t w ygładzany (rys. 6.62b), a następnie poddaw any binaryzacji manualnej. Sum a logiczna otrzym anych w w yniku tej binaryzacji obrazów (rys. 6.62c) stanowi podstaw ę do ujaw nienia poszukiw anych granic (rys. 6.62d).

Rys. 6.62. Obrazy makrostruktury wlewka ze stali 3H13 wytworzonej m etodą COS, powstałe w trakcie realizacji kolejnych etapów procedury ujawniającej granice między strefami kryształów równoosiowych i słupkowych. Opis w tekście

Fig. 6.62. Images o f ingot macrostructure of 3H13 Steel manufactured with continuous casting method, formed during détection of boundaries between zones with equiaxial and columnar crystals. Description in the text